DNA estrutura e função

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Estudo dos ácidos nucléicos
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São macromoléculas (polímeros) formadas por 
unidades monoméricas (monômeros) menores 
chamadas de nucleotídeos (DNA e RNA)
O que são 
ácidos 
nucléicos?
Estudo dos ácidos nucléicos
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Armazenamento e transmissão da informação 
genética
Qual a função dos 
ácidos nucléicos?
Estudo dos ácidos nucléicos
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Síntese de Proteínas
Estudo dos ácidos nucléicos
• Genoma, DNA e gene
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GENOMA
O conjunto completo de informações genéticas 
(hereditárias) de qualquer organismo, codificado 
no seu DNA (ácido desoxirribonucleico)
Genômica é o termo utilizado para o 
estudo dos genomas
Estudo dos ácidos nucléicos
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Cromossomos
Onde tem DNA?
Mitocôndrias
Cloroplastos
Estudo dos ácidos nucléicos
• Genoma, DNA e gene
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DNA cromossômico
33% do conteúdo de DNA estão na forma de genes 
estruturais e sequências a eles relacionadas.
67% é DNA extra gênico, ou seja, não faz parte dos 
genes nem das sequências relacionadas a eles.
Estima-se que existam 20 a 25 mil genes (Lewin)
Estudo dos ácidos nucléicos
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GENES
Wilhelm Johannsen (1909)
Segmento de DNA que codifica um cadeia polipeptídica
(ptns) e inclui regiões flanqueadoras que antecedem
(sequência-líder ou promotora) e que seguem (cauda) a
região codificadora, bem como sequências que não são
traduzidas (ÍNTRONS) e que se intercalam com as
sequências codificadoras individuais (ÉXONS)
Estudo dos ácidos nucléicos
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GENES
Propriedades necessárias para o material genético
• Deve carregar a informação para controlar a síntese de enzimas e proteínas dentro de
uma célula ou organismo;
• Deve se autorreplicar com alto grau de fidelidade e com baixo nível de mutação;
• Deve estar localizado nos cromossomos.
Dogma Central da Biologia
Postulado por Francis Crick, em 1968.
Fluxo da informação:
Uma sequencia de ácidos nucleicos pode originar 
uma proteína, mas o contrário não é possível.
Dogma Central da Biologia
- RNA define a sequencia de proteínas
- DNA define a sequencia de RNA
- DNA é capaz de definir sua própria síntese
- O fluxo da informação é do DNA para a proteína
- RNA também pode dirigir a síntese de proteínas
Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
Ácido Desoxirribonucleico
Aglomerado de moléculas que contém material genético
Orienta a célula na produção de proteínas
Molécula informacional
Capacidade de caracterizar tudo e qualquer particularidade do nosso corpo
Base
Nitrogenada
Estrutura do DNA
Ácido Desoxirribonucleico
Polímero de Nucleotídeos
Estrutura do DNA
Açúcar: Desoxirribose
Estrutura do DNA
Bases nitrogenadas podem ser classificadas quanto ao número de anéis. 
Estrutura do DNA
Grupo fosfato
Estudo dos ácidos nucléicos
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Estrutura dupla hélice
Ligação entre as fitas →
Pontes de hidrogênio
Ligação nas fitas 
(nucleotídeos) →
Ligação Fosfodiéster
Estudo dos ácidos nucléicos
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Estrutura dupla hélice
Estudo dos ácidos nucléicos
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Estrutura dupla hélice
A Descoberta da Dupla Hélice do DNA
Regra de Chargaff:
Adenina = Timina
Citosina = Guanina
Razão 1:1 entre as bases púricas e pirimídicas em todos os organismos
Estudados A + G = T + C
A quantidade molar de A/T e C/G varia de espécie para espécie
Exemplos
• Se o total de bases nitrogenadas de uma sequência de DNA de fita 
dupla é igual a 240, e nela existirem 30% de adenina, o número de 
moléculas de guanina será:
a)48.
b)72.
c)120.
d)144.
e)168.
Exemplos
Com base nas Regras de Chargaff, considere a seguinte questão: se um
fragmento de DNA com 100 bases nitrogenadas apresenta um conteúdo de
adenina de 30%, qual a quantidade (número de bases) de cada uma das
quatros bases nitrogenadas nesta molécula?
Exemplos
Com base nas Regras de Chargaff, considere a seguinte questão: se um
fragmento de DNA com 100 pb (pares de base) apresenta um conteúdo de
adenina de 30%, qual a quantidade (número de bases) de cada uma das
quatros bases nitrogenadas nesta molécula?
A) 60 (A), 40 (C), 60 (T) e 40 (G).
B) 60 (A), 60 (C), 40 (T) e 40 (G).
C) 40 (A), 60 (C), 40 (T) e 60 (G).
D) 40 (A), 40 (C), 60 (T) e 60 (G).
E) 30 (A), 70 (C), 30 (T) e 70 (G).
A Descoberta da Dupla Hélice do DNA
Rosalind Franklin e Maurice Wilkins, 1950
Padrão de difração do raio X do DNA mostrou que
o DNA é formado por 2 fitas helicoidais com
periodicidade de 0.34 nm e 3,4 nm
Desvendando a Molécula da Hereditariedade
1953, James Watson e 
Francis Crick:
Estrutura do DNA
Palestra Watson
O modelo de Watson e Crick
• Duas cadeias polinucleotídicas estão enroladas em torno de 
um eixo comum em sentidos opostos
• As bases estão do lado de dentro e a desoxirribose e o fosfato 
estão do lado de fora
• Diâmetro da hélice é de 20A. Bases adjacentes estão 
separadas por 0,34 nm com uma rotação de 36 graus
• As duas cadeias são mantidas juntas por pontes de hidrogênio 
entre as bases
• As fitas são complementares e antiparalelas
• A sequência exata das bases carrega a informação genética
Propuseram um modelo tridimensional
do DNA sem executarem um único 
experimento em laboratório!!!!
Estrutura do RNA
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RNA
Cadeia simples de NUCLEOTÍDEOS
ligados (tendo a ribose como seu 
açúcar). 
Pentose – Ribose
Uracila em vez de Timina
Estrutura do RNA
Estrutura do RNA
RNA
mRNA
miRNA ta-siRNA nat-siRNA ra-siRNA
RNAs não codificantes
Small RNAsRNAs de trancrição
RNA codificante
tRNArRNA
siRNAs
Small interfering RNAs
5%
15%
80%
Replicação do DNA
A replicação é Semiconservativa
• Processo de autoduplicação do material 
genético;
• Cada fita de DNA pode atuar como 
molde (template) para síntese de uma 
nova fita;
• A replicação é considerada um processo 
semi-conservativo;
• Exige que duas cadeias polinucleotídicas 
que formam o DNA se separem, expondo 
as bases que vão orientar o 
emparelhamento dos nucleotídeos para a 
formação de uma nova cadeia
A replicação é Semiconservativa
Replicação do DNA
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Replicação Semi-Conservativa
Replicação do DNA
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Replicação Semi-Conservativa
Meselson e Stahl
(1958)
Replicação do DNA
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Replicação Semi-Conservativa
Meselson e Stahl
(1958)
Requisitos para Replicação do DNA
• Um molde: DNA unifilamentar;
• Matérias-primas (substratos) a serem reunidas em um novo filamento de
nucleotídeo;
• Enzimas e outras proteínas que fazem a ‘leitura’ do molde e reúnem os
substratos em uma molécula de DNA.
Replicação do DNA
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Replicação
DNA Polimerase
•DNA pol I
•DNA pol III
Helicases
Topoisomerases
Primases
SSBs
DNA ligase
Telomerases
Replicação do DNA
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Replicação
DNA Polimerase
• Principais enzimas envolvidas no processo;
• São incapazes de quebrar as pontes de hidrogênio
que ligam as duas fitas do DNA;
•Alongam uma fita de DNA pré-existente;
– Responsáveis pela adição de nucleotídeos e
reparo;
•Requerem um modelo (PRIMER – segmento de
RNA - Primase) para iniciar o processo;
DNA Polimerase
• Artur Kornberg, 1959: isolou DNA Polimerase de E. coli
• Adiciona desoxirribonucleotídeos à ponta 3’ de uma cadeia de
nucleotídeos em crescimento, usando como molde um único filamento de
DNA que foi exposto pela deselicoidização localizada da dupla hélice.
• Substratos: trifosfato dos desoxirribonucleotídeos
• Remoção de dois dos três fosfatos na forma de pirofosfato (PPi)
DNA Polimerases
ENZIMA GENE FUNÇÃO
I polA Envolvida no reparo de DNA
Remove os primers de RNA nos fragmentos de 
Okasaki e substitui-os por DNA
Alongamento da fita de DNA no sentido 5’ 3’
Atividade de revisão no sentido 3’ 5’ 
Atividade de exonuclease 5’ 3’
II polB Requerida para reiniciar a replicação do DNA
Alongamento da fita de DNA no sentido 5’ 3’
Atividade de revisão no sentido 3’ 5’ 
III polC Replicase (replicação do DNA)
Alongamento da fita de DNA no sentido 5’ 3’
Atividade de revisão no sentido 3’ 5’ 
IV dinB Replicação através de lesão ou dano
V umuD’2C Replicação através de lesão ou dano
DNA Polimerase
• Adiciona desoxirribonucleotídeos de 5’ para 3’ da nova cadeiaDNA Polimerase
DNA Polimerase
DNA Polimerase
DNA Polimerase
A replicação ocorre no sentido antiparalelo
• a DNA polimerase somente consegue sintetizar uma nova
molécula de DNA acrescentando novos nucleotídeos ao carbono 3´
do açúcar
• Sentido 5’ 3’
Forquilha de Replicação
Os eucariotos possuem múltiplas origens de replicação;
As forquilhas são bidirecionais;
No homem, as origens de replicação são espaçadas em
Intervalos de aproximadamente 50.000‐100.000 pb
Replicação do DNA
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Origem de replicação
Forquilhas de replicação
Replicação do DNA
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Origem de replicação
Locais com sequências específicas –
regiões ricas em AT
Ligam proteínas específicas
Quando acionadas, essas proteínas permitem 
o início da replicação
Replicação do DNA
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Origem de replicação
Forquilhas 
de replicação
Replicação do DNA
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Replicação
Helicase
• Constituem uma classe de enzimas que podem mover ao
longo da fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrólise
de ATP para SEPARAR AS DUAS FITAS DA MOLÉCULA;
Replicação do DNA
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Replicação
Topoisomerases
• Responsáveis por ALIVIAR A TORÇÃO na parte
da fita que não está sendo replicada;
Replicação do DNA
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Replicação
Primases
• Fica associada a helicase;
• Função de COLOCAR O PRIMER
(conjunto de ribonucleotídeos – RNA) na
fita aberta de DNA;
•O primer é o “sinal” para a DNA pol III
se unir a fita de DNA e iniciar a síntese.
Replicação do DNA
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Replicação
Single-Strand-Binding
SSBs
• São proteínas que ficam associadas as fitas
simples de DNA para PREVENIR QUE AS FITAS
SE JUNTEM NOVAMENTE;
Replicação do DNA
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Replicação
DNA ligase
• Vai UNIR UM FRAGMENTO DE DNA AO OUTRO (na
fita descontínua – Fragmentos de Okasaki);
Replicação do DNA
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Estágios da 
Replicação
•Iniciação;
•Alongamento;
•Terminação
Filamento Descontínuo, Lagging, Lento
Filamento Contínuo, Leading, Rápido
Iniciação
• Após o reconhecimento da oriC, o DNA é desenrolado pela 
proteína DnaB ou Helicase
Helicase e Topoisomerase
Ex: DNA girase 
Proteínas de ligação ao DNA fita simples (SSB)
• DNA helicase se liga ao DNA
na forquilha de replicação e
desenrola o DNA com o gasto de
energia do ATP
• • DNA Girase (um tipo de
topoisomerase) relaxa o DNA
superelicoidizado
• • O DNA aberto de fita simples
é estabilizado por proteínas que
se ligam a DNA fita simples
(Single‐stranded
DNA‐binding protein –SSB )
primer
Forquilha de Replicação
Fitas parentais
Fita leading
Fita lagging
DNA Polimerase III
Movimento da 
Forquilha de 
replicação 
Filamento contínuo 
Filamento 
descontínuo 
DNA Polimerase III
DNA Polimerase III
Replicação do DNA
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Estágios da Replicação
• Terminação
– Procariotos: DNA circular, quando as duas forquilhas de
replicação se encontram ela termina;
– Eucariotos: sequência de nucleotídeos específicas no
final dos cromossomos, incorporadas ao telômero.